CN110655180B - 一种填料固定装置及其在污水厂提标改造中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填料固定装置及其在污水厂提标改造中的应用，属于污水处理技术领域。它包括填料架以及固定装置；所述填料架包括空心轴，填料架通过空心轴可旋转的安装在固定装置上；空心轴上设置有用于固定填料的固定环以及位于固定环下方的扇叶；固定环为空心结构，其上开设有若干个滴孔；所述固定环通过连接管与空心轴连通；扇叶在水流的作用下带动填料架旋转。空心轴的上端部设置有液体添加口，空心轴内设置有柱塞，所述柱塞可在空心轴内进行轴向移动，推送液体移动。本发明具有结构简单、设计合理、易于制造、提标改造效果提升显著的优点。

Description

一种填料固定装置及其在污水厂提标改造中的应用
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种填料固定装置及其在污水厂提标改造中的应用。
背景技术
随着我国水体环境污染日益严重，“水十条”等一系列环境保护措施相继实施，污水处理厂排放标准由原来的《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级B标准提升为一级A或者更高标准，许多污水处理厂原有的处理单元已无法满足现有要求，对其提标改造迫在眉睫。
污水厂的提标改造是在对现有污水厂不进行大规模的改、扩建的前提下，通过改进原工艺或增建处理设施，以提升污水处理能力和处理效率。污水处理厂改造一般遵循以下原则：其一、对污水厂的运行做全面***的分析与研究，最大化挖掘原有设备的潜能，用较少的投入取得较好的效果；其二、充分利用污水厂在实际运行过程中积累的经验参数(进水量、各污染物指标、污泥沉降性能、污泥龄等)作为提标改造的设计参数；其三、升级改造时，需要对多种工艺方案进行比较，尽量选择运行管理并且效果最优、经济可行的工艺；其四、在提标改造过程中尽量不干扰现有工艺的运行，确保整个污水处理厂的正常运行。
生物技术是污水处理***中的核心技术。根据微生物在废水中悬浮或者附着生长的状态，可以将污水生物处理技术分为活性污泥法与生物膜法。活性污泥法容易出现污泥膨胀、污泥上浮、污泥泡沫等问题，导致处理效率减低、出水效果不达标。相比于活性污泥工艺，生物膜法具有耐冲击负荷、能耗低、低剩余污泥产量及运行简单、管理方便等优点，在世界范围内得到广泛的应用和研究。在污水处理行业不断提标的背景下，通过在原有的活性污泥工艺中投加微生物固定化材料，可以以泥膜混合的方式对原有的工艺进行改造。其主要有以下两种途径：其一，是在活性污泥法基础上通过投加悬浮填料来增强原有活性污泥池生化处理效果的工艺，比如，公开(公告)号为CN110143729A，公开(公告)日为2019-08-20的中国专利申请文件中，公开了一种基于MBBR功能性载体材料的污水处理提标改造***，AAO三个池内填充有悬浮材料，悬浮材料上形成生物膜进行针对性污水处理的效果，污水指标降低效果极好，但其存在以下问题：首先，悬浮填料在反应池中的投加比达到30～55％，成本高昂，其次，悬浮填料易在出水口聚集，长此以往会造型堵塞对曝气装置等造成损伤，；
其二，是在活性污泥法基础上通过投加传统的固定填料来增强原有活性污泥池生化处理效果的工艺，比如，公开(公告)号为CN108658230A公开(公告)日为2018-10-16的中国专利申请文件中，公开了一种基于DEAMOX的后置缺氧滤池强化AAO+BAF工艺脱氮除磷的装置与方法，其装置主要由AAO、二沉池、曝气生物滤池BAF以及后置缺氧滤池组成，适用于低C/N比市政污水条件下，市政污水厂的建造、提标改造等，能够达到保证出水总氮，出水水质稳定的要求，但该方案存在以下问题：首先，固定填料在活性污泥池中容易板结，导致生物膜老化，致使该工艺处理效能下降；其次，在实际的废水处理过程中，由于水质成分复杂填料位置固定，长时间连续处理会造成填料表面形成过厚的泥状生物膜，导致生物膜的传质能力大幅降低，对有机物等降解能力受到限制，影响到废水处理厂的正常运行，需要增加耗时耗力耗资的生物膜步骤。
因此，基于生物膜法，通过工艺有效提升污水处理厂提标改造进程十分必要。
发明内容
1.要解决的问题
针对上述问题，本发明的目的之一在于提供一种填料固定装置，能够有效的解决固定床生物膜法固定生物填料时存在生物膜老化，活化困难的问题；
本发明的目的之二在于提供一种污水处理厂提标改造的方法，能有效降低处理成本，提升处理效果。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种填料固定装置，包括填料架以及固定装置；所述填料架包括空心轴，所述空心轴上设置有高度调节装置，填料架通过空心轴可旋转的安装在固定装置上；
所述空心轴上设置有固定环以及位于固定环下方的扇叶；所述固定环为开设有若干个滴孔的空心环，所述空心环通过连接管与空心轴连通；所述扇叶至少为一个，扇叶在水流的作用下带动填料架旋转。
所述空心轴的一端设置有液体添加口，空心轴内设置有可移除的柱塞，柱塞可以在空心轴内沿着空心轴的轴向移动，用于推送加入到空心轴内的液体移动。
液体(功能细菌发酵液/混合酶液)经由液体添加口注入空心轴内，然后将柱塞经由液体添加口塞进空心轴，推动其内的液体(功能细菌发酵液/混合酶液)经由连接管进入固定环，从固定环上开设的滴孔递出，经由液体的扩散作用，施加到固定环上固定的填料上。
更为优选的方案，所述柱塞上设置有可收缩的密封件，可收缩的密封件允许柱塞在空心轴内进行轴向移动。柱塞相当于一个重力加液装置。
更为优选的方案，所述的空心轴上设置有两个固定环，分别为上、下固定环；所述上、下固定环之间以及下固定环下部均设置有扇叶。
更为优选的方案，所述的扇叶为扇形扇叶。
更为优选的方案，所述固定装置包括相对设置的上安装板与下安装板，上安装板与下安装板通过支撑柱连接，所述填料架可旋转的安装于上安装板与下安装板之间。
更为优选的方案，所述支撑柱上设置有高度调节装置。
更为优选的方案，功能细菌发酵液为具有产生不同群感信号分子细菌Pseudomonas aeruginosa、Sinorhizobiummeliloti、Ruegeria、Xanthomonas campestris发酵液，经滤膜过滤后使用。群感信号分子细菌采用现有技术，在LB培养液中进行培养，培养条件为：温度为35℃，pH值为7.0，摇床转速为140rpm。
更为优选的方案，混合酶液主要成分为主要成分为酪氨酸(CAS号:556-02-5)、酰化酶(CAS号:9012-37-7)。
更为优选的方案，功能细菌菌液的获取通过0.22微米滤膜过滤获取。
一种污水处理厂提标改造的方法，利用上述的填料固定装置对污水处理厂进行提标改造，具体步骤如下：
(1)将固定有填料的填料固定装置放置于目标池体中，调节填料固定装置高度直至生物填料完全浸入目标池体内的水体液面以下；所述目标池体的进水速度不低于0.25m/s；
(2)依据填料架的转速，添加或增减扇叶的数量；
(3)在填料架旋转状态下，向空心轴内加入功能细菌发酵液，调整柱塞的推加速度，保证混合菌发酵液在特定的时间段内滴加完成；
(4)在运行过程中，若填料架的转速降低至特定值，在空心轴内加入混合酶液；随着混合酶液的滴加，若填料架的转速提升至特定值二，则停止混合酶液的滴加。
更为优选的方案，步骤(1)中，所述填料固定装置的固定环的直径为目标池体直径的0.6倍；填料固定装置放置于距离目标池体进水口的1/3处。
更为优选的方案，步骤(2)中，所述填料架的转速为1rpm。
更为优选的方案，步骤(3)中，所述特定的时间段为12～36小时。
更为优选的方案，步骤(4)中，所述特定值一为0.1rpm；特定值二为0.6～0.75rpm。
更为优选的方案，所述填料的填充体积为目标池体体积的30％-60％。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)相比传统的生物膜法填料固定装置，本发明提供的填料固定装置能够旋转，并通过群感猝灭作用及时加速脱落老化生物膜，可避免生物膜老化；
相比传统的生物膜法填料固定装置，本发明提供的填料固定装置能够实现生物膜原位活化，避免异位活化造成出水的水质变差、成本增高的劣势；
相比传统的生物膜法填料固定装置，本发明提供的填料固定装置能延缓生物的老化速度。
(2)本发明提供的填料固定装置，能够根据目标池体的情况对装置作出适应性调整，安装灵活方便，可有效污水处理***中水流短流的发生。
(3)利用本发明提供的填料固定装置进行污水处理厂提标改造，能够灵活把控生物膜活性，提升生物膜工艺处理效能，且处理成本低，一方面避免了传统悬浮填料改造方法存在的堵塞及成本高的问题，另一方面也避免了固定填料在活性污泥池中容易板结，导致生物膜老化，致使该工艺处理效能下降的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的填料固定装置的填料架结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的用于安装填料架的固定装置结构示意图；
图3为本发明实施例1提供的填料固定装置的固定环固定有填料的结构示意图；
图4为本发明实施例1提供的填料固定装置的固定环及其与空心轴通过连接管连接的结构示意图；
图5为扇形扇叶结构示意图；
图中：1、空心轴；101、液体添加口；2、上固定环；3、下固定环；4、扇形扇叶；401、安装面；5、高度调节装置一；6、上安装板；601、上通孔；7、下安装板；701、下通孔；8、支撑柱；9、高度调节装置二；10、滴孔；11、连接管；12、柱塞；13、可收缩的密封件。
具体实施方式
需要说明的是，当元件被称为“安装”于另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以两元件直接为一体；当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能两元件直接为一体。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。“第一、第二”等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
本文所述的“目标池体”是指连续流工艺池体，氧化沟工艺池体、A2/O工艺池体(比如厌氧池、缺氧池、好氧池)。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
实施例1
本实施例提供了一种填料固定装置，包括填料架、用于安装填料架的固定装置；填料架包括设置有高度调节装置一5的空心轴1，填料架通过空心轴1可旋转的安装在固定装置上；空心轴1上设置有用于固定填料的固定环，固定环为空心结构，固定环上开设有若干个滴孔10；所述固定环通过连接管11与空心轴1连通；固定环下方的空心轴1上设置有扇叶，扇叶在水流的作用下能够带动填料架旋转，其数量可以为一个或者多个，只要能够使固定架达到目标转速即可；另外空心轴1的上端部设置有液体添加口101(液体可以为功能细菌发酵液/混合酶液/其他任何助剂)，空心轴1内设置有柱塞12，所述柱塞12可在空心轴1内进行轴向移动，用于推送空心轴1内的液体移动。固定装置包括相对设置的上安装板6、下安装板7，所述上安装板6与下安装板7通过支撑柱8连接并固定彼此间相对位置，其支撑柱8上设置有高度调节装置二9，填料架可旋转的安装于上安装板6与下安装板7之间，具体来说上安装板6与下安装板7上均开设有通孔，上安装板6与下安装板7的通孔相对应设置，空心轴1的上端经由上安装板6的上通孔601穿出，空心轴1的下端经由下安装板7的下通孔701穿出，且空心轴1的上端与上安装板6的内侧(指上安装板6朝向下安装板的7一侧)之间设置有环状的限位凸起，空心轴1的下端与下安装板7的内侧(指下安装板7朝向上安装板6的一侧)之间设置有环状的限位凸起，当然空心轴1也可以通过其他方式转动连接在上安装板6与下安装板7之间。
填料为污水处理的生物膜法常用的填料，比如组合填料、软性填料、蜂窝填料及弹性填料等均可，填料可以通过绳子系在或其他带状物固定在固定环上。
柱塞12上设置有具有弹性的可收缩的密封件13，所述可收缩的密封件13的材质可以是橡胶材质，也可以选用其他可压缩材质，可收缩的密封件13可以是绕在柱塞12周身的橡胶圈/弹性材料或者设置在柱塞12前端的橡胶圈，总之设置有可收缩的密封件13的柱塞12在空心轴1内部时可收缩的密封件13能够与空心轴1密切贴合，又不妨碍柱塞12推送空心轴1内的液体移动。
空心轴1的上、下靠近端部的位置均设置有固定环，分别为上固定环2、下固定环3；上固定环2与下固定环3之间设置有扇叶，下固定环3下部也设置有扇叶。
如图1及图5所示，扇叶为外形类似于风扇扇叶的扇形扇叶4，扇形扇叶4通过其安装面401与空心轴1可拆卸是连接，比如扇形扇叶4的安装面401上设置有一夹子(类似于夹持试管的三爪万用夹)，扇形扇叶4通过夹子固定在空心轴1上，当然扇形扇叶4也可以采用其他的方式固定在空心轴1上，只有方便拆卸与安装即可。
上述填料固定装置的运行原理如下：
装置的调试安装：将固定有填料的填料固定装置放置于目标池体中，调节填料固定装置高度直至生物填料完全浸入目标池体内的水体中，池中的水体具有一定的流速，冲击扇叶，扇叶带动填料架旋转，如果转速过低，则增加扇叶个数，直至转速达到/高于预设值；
液体的添加：从液体添加口101加入所需要的功能性液体，把柱塞12塞进空心轴1内，缓缓推动，液体在压力的作用下经由连接管11进入固定环，从固定环上的滴孔10滴出水体中，进而扩散到固定环上固定的填料上。
实施例2
本实施例中利用实施例1中提供的填料固定装置以及普通的填料固定装置分别对某污水厂的氧化沟池体进行了改造，并分别测试了氧化沟池体的进水水质、改造前的出水水质以及改造后的出水水质，具体结果参见表1。氧化沟池体进水负荷/日进水水量，本实施例中填料架上固定的填料体积为目标池体体积的40％。
本实施例中利用实施例1中提供的填料固定装置对氧化沟池体提标改造具体步骤如下：
(1)将固定有软性填料的填料固定装置放置于氧化沟池体中，调节填料固定装置高度直至生物填料完全浸入氧化沟池体内的水体中；所述氧化沟池体的进水速度0.30m/s；
(2)填料架的转速为1rpm，扇叶的数量2组；
(3)填料架旋转状态下，向空心轴1内加入功能细菌发酵液，推动柱塞12，保证混合菌发酵液(具有产生不同群感交流信号分子细菌Pseudomonas aeruginosa、Sinorhizobiummeliloti、Ruegeria、Xanthomonas campestris发酵液，经0.22微米滤膜过滤后使用)在12-36小时内滴加完成；
(4)长期连续运行36个月，进行水处理；
(5)在期运行过程中，若填料架的转速降低至0.1rpm，在空心轴1内加入混合酶液；随着混合酶液的滴加，若填料架的转速提升至0.6～0.7rpm，则停止混合酶液(主要成分为酪氨酸、酰化酶、内酯酶)的滴加。
表1改造前后氧化沟池体进、出水水质
Figure BDA0002222911620000061
由表1可以看出相比较与普通的填料固定方式，利用本发明提供的填料固定装置对氧化沟池体进行改造后，氧化池出水水质更好，且本发明提供的填料固定装置在氧化池中长期连续运行36个月后，其生物膜活性明仍保持较高水平。
实施例3
本实施例中利用实施例1中提供的填料固定装置分别对某污水厂的好氧池进行了改造，并分别测试了好氧池的进水水质、改造前的出水水质以及改造后的出水水质。
本实施例中填料架上固定的填料体积为目标池体体积的60％。
本实施例中利用实施例1中提供的填料固定装置对改造具体步骤如下：
(1)将固定有软性填料的填料固定装置放置于好氧池中，调节填料固定装置高度直至生物填料完全浸入好氧池的水体中；所述好氧池的进水速度0.28m/s；
(2)填料架的转速为2rpm，扇叶的数量为1组；
(3)填料架旋转状态下，向空心轴1内加入功能细菌发酵液，推动柱塞12，保证混合菌发酵液(具有产生不同群感交流信号分子细菌Pseudomonas aeruginosa、Sinorhizobiummeliloti、Ruegeria、Xanthomonas campestris发酵液，经0.22微米滤膜过滤后使用)在36小时内滴加完成；
(4)长期连续运行36个月，进行水处理；
(5)在期运行过程中，若填料架的转速降低至0.5rpm，在空心轴1内加入混合酶液；随着混合酶液的滴加，若填料架的转速提升至0.6rpm，则停止混合酶液(主要成分为酪氨酸(CAS号:556-02-5)、酰化酶(CAS号:9012-37-7))的滴加。
表2改造前后好氧池进、出水水质
Figure BDA0002222911620000071
由表2可以看出相比较与普通的填料固定方式，利用本发明提供的填料固定装置对氧化沟池体进行改造后，好氧池出水水质更好，且本发明提供的填料固定装置在好氧池中长期连续运行36个月后，其生物膜活性明仍保持较高水平。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)将固定有填料的填料固定装置放置于目标池体中，调节填料固定装置高度直至生物填料完全浸入目标池体内的液面以下；所述目标池体的进水速度不低于0.25m/s；
(2)填料架在水流的自然冲击下实现转动，依据填料架的转速，添加或增减扇叶的数量；
(3)在填料架旋转状态下，向空心轴内加入功能细菌发酵液，调整柱塞的推加速度，保证混合菌发酵液在特定的时间段内滴加完成；
(4)在运行过程中，若填料架的转速降低至特定值，在空心轴内加入混合酶液；随着混合酶液的滴加，若填料架的转速提升至特定值二，则停止混合酶液的滴加；
所述填料固定装置包括填料架以及固定装置；所述填料架包括空心轴，所述空心轴上设置有高度调节装置，填料架通过空心轴可旋转的安装在固定装置上；
所述空心轴上设置有用于固定填料的固定环以及位于固定环下方的扇叶；所述固定环为空心结构，固定环上开设有若干个滴孔；所述固定环通过连接管与空心轴连通；所述扇叶至少为一个，扇叶在水流的作用下带动填料架旋转；
所述空心轴的上端部设置有液体添加口，空心轴内设置有柱塞，所述柱塞可在空心轴内沿着空心轴的轴向移动，用于推送空心轴内的液体移动。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：所述柱塞上设置有可收缩的密封件。
3.根据权利要求1-2任一所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：所述的空心轴上设置有两个固定环，分别为上固定环及下固定环；所述上固定环与下固定环之间以及下固定环下部均设置有扇叶。
4.根据权利要求3所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：所述扇叶为扇形扇叶。
5.根据权利要求4所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：所述固定装置包括相对设置的上安装板与下安装板，所述上安装板与下安装板通过支撑柱固定，所述填料架可旋转的安装于上下安装板之间。
6.根据权利要求5所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：所述支撑柱上设置有高度调节装置。
7.根据权利要求1所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述填料架的转速为1rpm。
8.根据权利要求1所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述特定的时间段为12～36小时。
9.根据权利要求1所述的污水处理厂提标改造的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述特定值一为0.1rpm；特定值二为0.6～0.75rpm。
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